JP4104755B2 - モータの熱的状態をモデル化する電子装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、モータの熱的状態をモデル化する電子装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、モータの電源の各相(motor power supply phases)に対応した電流センサ信号を使用する、モータの温度上昇をモデル化する電子装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
モータの危険な温度上昇は、長時間にわたる低度の過負荷(low prolonged overload)や、軽微な相(phase)の不均衡(phase unbalance)や、過度に長い起動運転または頻繁に実施する起動運転により発生し、モータは回転不能になったり、回転が時々途切れたりする。電子保護リレーは、モータの温度を、各電源相に対応したセンサから供給される信号から計算することにより、動作する。この計算は、熱慣性を考慮して実行される。
【0003】
米国特許第3808503号に記載の電子リレーは、各モータ電源相(each power supply phase)について電流センサを含み、この電流センサは、その相(phase)の電流の「イメージ(image)」信号を電子処理回路に送り、この電子処理回路は、モータ電流の二乗に比例した電流をR−C回路から成るモータ温度上昇をモデル化する回路に出力するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の特定の目的は、周知の解決法で実施されているようにモータ電流の二乗に比例した電流をモータ温度モデル化回路に放出しなくてもすむようにすることである。この解決法は、周知の解決法によっても確保が可能な「ユーザによる」調整範囲を、さらに広い範囲で提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子装置は、モータ電流対調整電流の比率のイメージ電圧(image voltage)に相当する電圧を出力するインターフェース手段に電流センサ信号が送られることと、計算手段が前記電圧を使用して充電電流波流(charge current wave stream)をモデル化回路に供給し、この電流波流の振幅や持続時間は上記に比率に比例していることにより特徴づけられている。
【0006】
すなわち、本発明による電子装置は、モータ(M)の熱的状態をモデル化する電子装置であって、前記電子装置は、モータ電源の各相に設けられた電流センサ(Cu、Cv、Cw)から出力した信号を使用し、且つ、前記電子装置は、検出機能の実行が可能なRC形のモデル化回路(C4)を備え、前記電流センサからの信号は、インターフェース手段(C1、C2)に送られ、前記インターフェース手段は、調整電流(Ir)に対するモータ電流(Im)の比率のイメージに相当する電圧(Vr)を出力し、計算手段(C3)が前記電圧(Vr)を入力し、充電電流(Ig)波流を前記モデル化回路(C4)に出力し、前記充電電流の振幅と持続時間とはいずれも前記比率に比例していることを特徴とする。
【0007】
ここで、本発明の望ましい実施の形態として、前記インターフェース手段(C1、C2)は、「規格化」回路(C1)と加算回路(C2)とを有し、前記「規格化」回路は、前記モータ電流(Im)対前記調整電流(Ir)の比率に比例する「規格化」電流(Inu、Inv、Inw)を出力し、前記加算回路は、前記「規格化」電流を加算し、これらの「規格化」電流の和に比例するイメージ電圧(Vr)を出力することを特徴とする。
【0008】
また、前記計算手段(C3)は、前記「規格化」電流の和に比例する電流をチョップするサンプリング・スイッチ(35)を制御して、前記充電電流波流を供給することを特徴とする。
【0009】
また、前記計算手段(C3)は、比較器(32)を有し、前記比較器にはのこぎり歯電圧生成器からの信号と前記調整電流(Ir)に対する前記モータ電流(Im)の比率に比例する電圧(Vr)とが入力され、前記比較器は前記サンプリングスイッチ(35)を制御することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【0011】
図1に示した本発明による装置は、U、VおよびW相線により電源供給される3相電流モータMの温度上昇をモデル化するよう設計されている。
【0012】
電流センサCu、CvおよびCwがそれぞれ各相線U、VおよびWに配置されており、このセンサは、対応する相のモータ電流Imのイメージ(image)に相当する電圧を出力する。
【0013】
電流センサCu、CvおよびCwからの各出力電圧は、規格化回路(normalization circuit)C1に出力される。この規格化回路C1は、3つの相について、調整電流Irに対するモータ電流の比率に比例する「規格化(normalized)」電流と呼ばれる電流を出力する。
【0014】
3つの「規格化」電流Inu、Inv、Inwは、加算回路C2に送られる。この加算回路C2は、Im/Ir比率のイメージである3つの電流Inu、Inv、Inwの和に比例する電圧Vrを出力する。
【0015】
Im/Ir比率のイメージに相当する電圧Vrは、計算回路C3に送られる。この計算回路C3は、電流波流(current wave stream)Igを出力する。この電流波流Igの振幅(amplitude)と持続時間(duration)は、どちらも前記入力電圧に比例する。
【0016】
電流波流Igは、RC型のモデル化回路(modeling circuit)C4に入力する。この回路C4の機能は、モータの温度をモデル化することである。
【0017】
図2に示した「規格化」回路C1は、各相の比較器(comparator)11を含む。この比較器11は、電流センサ(例えば、Cwなど)からの信号を受け取る。この信号は、その相のモータ電流Imに比例する電圧である。この比較器は、整流回路(rectifier circuit)12を介して、可変抵抗器14が接続された回路13を制御し、調整電流Irを定めて、Im/Ir比率に比例する「規格化」電流(例えば、Inwなど)を生成するように動作する。様々な「規格化」電流Inu、Inv、Inwは、電流ミラー(current mirror)により電流加算回路C2に送られる。
【0018】
図3に示されているように、様々な「規格化」電流Inu、Inv、Inwは、「規格化」電流加算回路C2の抵抗器21に入力される。抵抗器21の端末の電圧Vrは、3相で、整流化された2重交流型(double alternating type)であり、「規格化」電流Inu、Inv、Inwの和に比例している。
【0019】
電圧Vr、すなわち、Im/Ir比率のイメージは、図4に示した計算回路C3に送られ、比較器33と32に入力される。比較器33は「イメージ」電圧Vrを受け取り、抵抗器34への電流出力を制御する。この電流は、「規格化」電流の和に比例している。この電流のイメージは、電流ミラーを介して電流経路に入力される。この電流経路には、スタティック・サンプリング・スイッチ(static sampling switch)35が配置されている。
【0020】
一方、比較器32は、まず、ランプ生成器(ramp genarator)31により生成された三角のこぎり歯状(triangular saw tooth)の波形を有する電圧と「イメージ」電圧Vrとを入力し、スタティック・サンプリングスイッチ35を制御する。このスイッチ35は、「規格化」電流の和のイメージに相当する電流Igをチョップ(chop)する。
【0021】
チョップされた電流Igは、モータ温度モデル化回路と呼ばれる回路C4に注入される。このモデル化回路は、コンデンサ41と抵抗器42とを有する。ダイオード36は、コンデンサ41の充電電荷が回路C3へ注入されることを防ぐ。この回路C4は、制御回路C5を制御する。
【0022】
この装置の動作を、以下に説明する。
【0023】
各電流センサCu、Cv、CwはAC電圧を出力する。このAC電圧の振幅は、対応する相において巡回するモータ電流Imに比例する。
【0024】
回路C1を参照すると、抵抗器14は調整電流Irに比例し、この回路から出力されるInu、InvまたはInwと示された重整流交流電流(double alternation rectified current)は、調整電流に対するモータ電流の比率に比例する。これは「規格化」と呼ばれる。
【0025】
様々な「規格化」電流が、加算回路C2で加算される。この加算回路C2は、3つの「規格化」電流Inu、Inv、Inwの和に比例する直流「イメージ」電圧Vrを出力する。
【0026】
「イメージ」電圧Vrは、計算回路C3に出力される。この計算回路C3は、電流波流(current wave stream)を出力する。この電流波流においては、各電流波(wave stream)の振幅は「イメージ」電圧Vrに比例し、その持続時間もこの「イメージ」電圧Vrに比例する。
【0027】
図5の時間図を考える。ランプ生成器31は、のこぎり歯状の波形を有する電圧Eを一定期間Tの間出力する。スタティック・サンプリング・スイッチ35が開いている可変期間は、tとする。この時間tの間に、計算回路C3から充電電流Igが出力される。
【0028】
充電電流波流(charge current wave stream)Igは、電圧Vrに比例した振幅と持続時間とを有する。この電圧Vrは、Im/Ir比率のイメージに相当する。また、スイッチ35が開いている時間も、Vrに比例している。
【0029】
図5の左右部分を比較すると、電圧Vrの増加と同時に振幅と持続時間が増加することが分かる。
【0030】
スタティック・スイッチ35が閉じると、電流Igはゼロになり、コンデンサ41の充電が停止される。スタティック・スイッチ35が開くと、電流Igが、充電時間の間、コンデンサ41に送られる。コンデンサ41に送られた充電電荷の平均量は、充電電流Igと放射時間との積に比例する。したがって、これは電圧Vrの二乗に比例している。ダイオード36は、コンデンサ41がスイッチ35に放電することを防ぐ。
【0031】
本発明の枠組みから出ないかぎり、細部の変形例や改良例を想定し、等価手段の使用を考慮することも可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるモデル化装置の全体構成図である。
【図2】図1の装置の一部を形成する「規格化」回路を示す。
【図3】図1の装置の一部を形成する電流の加算回路を示す。
【図4】図1の装置の一部を形成する計算回路と関連モデル化回路を示す。
【図5】装置の動作を例示する時間図を示す。
【符号の説明】
M モータ
Cu、Cv、Cw 電流センサ
C1 規格化回路
C2 加算回路
C3 計算手段
C4 RC形のモデル化回路
Ir 調整電流
Im モータ電流
Ig 充電電流
Inu、Inv、Inw 規格化電流
32、33 比較器
34 抵抗器
35 サンプリング・スイッチ
36 ダイオード
41 コンデンサ
42 抵抗器
Claims (4)
- モータ(M)の熱的状態をモデル化する電子装置であって、前記電子装置は、モータ電源の各相に設けられた電流センサ(Cu、Cv、Cw)から出力した信号を使用し、且つ、前記電子装置は、検出機能の実行が可能なRC形のモデル化回路(C4)を備え、
前記電流センサからの信号は、インターフェース手段(C1、C2)に送られ、前記インターフェース手段は、調整電流(Ir)に対するモータ電流(Im)の比率のイメージに相当する電圧(Vr)を出力し、
計算手段(C3)が前記電圧(Vr)を入力し、充電電流(Ig)波流を前記モデル化回路(C4)に出力し、前記充電電流の振幅と持続時間とはいずれも前記比率に比例していることを特徴とする電子装置。 - 前記インターフェース手段(C1、C2)は、「規格化」回路(C1)と加算回路(C2)とを有し、
前記「規格化」回路は、前記モータ電流(Im)対前記調整電流(Ir)の比率に比例する「規格化」電流(Inu、Inv、Inw)を出力し、
前記加算回路は、前記「規格化」電流を加算し、これらの「規格化」電流の和に比例するイメージ電圧(Vr)を出力することを特徴とする請求項1記載の電子装置。 - 前記計算手段(C3)は、前記「規格化」電流の和に比例する電流をチョップするサンプリング・スイッチ(35)を制御して、前記充電電流波流を供給することを特徴とする請求項1または2に記載の電子装置。
- 前記計算手段(C3)は、比較器(32)を有し、前記比較器にはのこぎり歯電圧生成器からの信号と前記調整電流(Ir)に対する前記モータ電流(Im)の比率に比例する電圧(Vr)とが入力され、前記比較器は前記サンプリングスイッチ(35)を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子装置。
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